《射频识别技术与应用》课件专题8-项目实操2：物联网行业仿真系统中的RFID系统

目录CATALOG03010204门禁系统的项目实现系统环境的配置停车自动收费系统的仿真图书馆自动借阅系统的仿真2

第一部分RFID仿真系统-系统环境的配置PART01012应用场景说明

仿真系统包括两个方面：图形模块的应用和硬件数据源的仿真。图形模块应用系统为底层硬件开发人员提供图形化设计工具，它通过拖动相应的功能，可以快速完成具体应用功能的设计；硬件数据源的仿真则是通过软件直接观察底层数据的传输和工作过程，并结合具体的硬件模块来验证RFID系统的效果。3物联网行业仿真系统软件的安装和配置

首先需要安装仿真软件“物联网行业实训仿真v_3.0.2.msi”，双击打开后的界面如右图所示。4安装路径的设置按下一步并且设置好安装路径。5仿真软件进行安装然后点击“安装”。6仿真安装过程中的界面该安装需要一段时间，通过安装进度条查看状态。7仿真软件安装完成的提示界面安装完成后的提示界面如右图所示。8自动创建虚拟串口、设置关联文件点击“完成”结束安装，双击仿真软件在桌面生成的快捷方式启动软件，软件启动时自动创建虚拟串口、设置关联文件等过程，如右图所示。9仿真启动时的界面最后进入仿真软件的电路设计窗口，如右图所示。上述是物联网行业仿真系统软件的安装和配置的具体步骤，当正确安装和配置后，可在此软件中加载相应的模块进行实验。10仿真软件相应RFID模块的选取

仿真软件包括工具栏、设备区和设计区三个区域，界面左侧是各类设备，包括：传感器、采集器、RFID和其它设备。其中，传感器包括有线传感器、无线传感器和继电器；采集器包括网关和I/O模块；RFID里只有其它设备；而其它设备里包括终端、负载、电源和其它外设。11仿真软件中RFID模块的选取位置射频识别模块在左侧RFID的其它设备中选取，如右图所示。12读卡器本项目涉及到的RFID模块里有读卡器，如右图所示。13射频卡本项目涉及到的RFID模块里有射频卡，如右图所示。14NL超高频读写装置本项目用到的NL超高频读写装置如右图所示。15仿真软件中的PC机本项目用到的PC机如右图所示。16PC机中的虚拟串口和波特率设置当实际需要连接外部物理设备来测试仿真实验效果时，需要使用串口来获取实际传感器数据，此时需要配置虚拟端口来建立数据传输通道。双击PC机可以进行相应的虚拟串口和波特率设置，如右图所示。17端口设置在该图的接口设置中，可以关联和配置虚拟COM端口和实际COM端口。配置物理COM端口时，可以在“设备管理器”的“端口”中查看和设置相应的端口号，然后设置波特率以完成虚拟串行端口配置。18

第二部分RFID仿真系统-门禁系统的项目实现PART020219门禁系统可采用低频卡和低频读卡器设计，本节使用物联网行业仿真系统实现门禁系统，介绍具体的仿真电路和测试方法、发卡、出入记录查询等功能。前言20通用电源模块本项目通过通用电源模块来供电，如右图所示。21通用电源模块的电压设置通用电源模块的电压可进行设置，双击后可以设置通用电源模块的电压，如右图所示。通用电源模块的电压按照实际需要来设置，例如220V。22门禁系统的仿真电路图门禁系统可采用低频卡和低频读卡器设计，所设计的仿真电路图如右图所示。23门禁系统运行后的结果该门禁系统的低频频读卡器直连PC机的串口，附近放置1张低频卡。拖动低频卡调整与低频读卡器的距离，观察低频读卡器是否检测到低频卡，点击仿真软件的运行按键后的结果如右图所示。24仿真系统运行分析该低频卡和低频读卡器的有效距离是20cm以下时(17.79cm)时，高频卡的射频信号可以被读取，超过20cm则不能被读取。25门禁系统对不同距离的低频卡的检测结果低频读卡器可以同时读取有效范围内的多张射频卡的信息。例如，在该电路中同时放置4张不同距离的低频卡，低频读卡器对不同距离的低频卡的射频信号的检测情况如右图所示。26结果分析可以看到，低频读卡器可以读取到3张低频卡（距离分别时11.25cm、13.83cm和19.49cm）的信息，而读取不了第4张低频卡（距离>20cm）的信息。27门禁模拟仿真系统的测试和实现本项目的场景模拟测试通过新大陆仿真软件配套的门禁系统GateSys.exe软件来实现，点击GateSys.exe，并选取串口为COM201，如右图所示。28门禁系统仿真电路设置对应的串口号该图的串口号需要与仿真电路的窗口号一致，所设置虚拟串口为COM201，如右图所示。29门禁模拟仿真系统中的出入门禁功能界面切换到门禁系统模拟仿真软件中，该仿真系统包括出入门禁、发卡和出入记录查询三个功能。首先测试出入门禁功能，点击该功能模块，其显示结果如右图所示。30门禁仿真电路中低频卡与低频读卡器的距离超过20cm的情形可以看到，门是关闭的。然后在门禁仿真电路中点开模拟实验，移动低频卡，当距离超过20cm时，低频读卡器没有检测到低频信号。31门禁仿真电路中低频卡没有读取到卡片的测试启动模拟实验的按钮，此时仿真电路提示“没读取到卡片”，如右图所示。32门禁模拟仿真系统的门禁关闭测试切换到门禁模拟仿真系统中，对应弹出提示信息“没读取到卡片”，此时门禁是关闭的，如右图所示。33门禁仿真电路读取到低频卡的测试切换到仿真电路中，当拖动低频卡进入20cm以内的范围后，低频读卡器可以读取到低频卡的射频信号。34门禁模拟仿真系统的门禁打开接着重新切换到门禁模拟仿真系统，可以发现，模拟仿真系统开始开门，直到全部打开。35门禁仿真电路中移动低频卡的检测结果可以看到，门已经打开且可以观察里面的场景。当低频卡重新挪动超过20cm的有效范围后，仿真电路中重新没有读取到卡片，如右图所示。36门禁模拟仿真系统的门禁重新关闭的结果可以看到，低频读卡器无法获取卡片信息，对应门禁模拟仿真系统的门重新关闭。37门禁仿真电路中新增一张低频卡然后进行发卡功能的测试，在仿真电路里增加放置一张低频卡，如右图所示。38门禁模拟仿真系统的发卡模块的发卡功能界面然后点击门禁模拟仿真系统的发卡模块，如右图所示。39在发卡模块中录入卡片信息在此发卡功能模块中可以输入新卡的身份信息，如右图所示。40新增的低频卡不在有效距离范围内时的发卡模块的检测情况当第二张卡没有进入到有效距离范围内时，显示没有读取到卡片，如右图所示。41门禁仿真电路中移动新卡进入有效范围接着切换到仿真电路中，移动低频卡片进入有效范围。42门禁模拟仿真系统中显示发卡成功此时距离是18.67cm，切换到门禁模拟仿真系统中，显示发卡成功，如右图所示。43发卡功能模块当新卡没有进入到有效距离范围内时，显示没有读取到卡片。44成功发卡在仿真电路中移动低频卡片进入有效范围，则可以成功发卡。45门禁仿真电路中重新移动新卡离开有效范围的情形然后重新回到门禁仿真电路，移动新卡直到距离在20cm以外，如右图所示。46门禁模拟仿真系统中对所发新卡的重新检测重新切换到门禁模拟仿真系统中，可以看到，系统显示没有读取到卡片，如右图所示。47门禁仿真电路中对所移动的新卡的重新检测然后拖动新卡进入有效范围内，可以获取到新卡信息，如右图所示。48门禁模拟仿真系统中对门禁的重新打开门禁仿真电路的低频卡距离低频读卡器10.49cm，此时门禁模拟仿真系统的门重新正在打开。49门禁仿真电路中重新移动新卡离开有效范围的情形然后重新回到门禁仿真电路，移动新卡直到距离在20cm以外，如右图所示。50门禁模拟仿真系统中对所发新卡的重新检测重新切换到门禁模拟仿真系统中，可以看到，系统显示没有读取到卡片，如右图所示。51门禁仿真电路中对所移动的新卡的重新检测然后拖动新卡进入有效范围内，可以获取到新卡信息，如右图所示。52门禁模拟仿真系统中对门禁的重新打开门禁仿真电路的低频卡距离低频读卡器10.49cm，此时门禁模拟仿真系统的门重新正在打开。53

第三部分停车自动收费系统的仿真PART030354停车自动收费系统是RFID的重要应用之一，本节介绍停车自动收费系统的电路仿真。前言55停车自动收费系统的仿真电路图停车自动收费系统采用高频卡和高频读卡器设计，所设计的仿真电路图如右图所示。56停车自动收费系统的仿真电路运行后的高频卡检测情况（1）该电路图的高频频读卡器直连PC机的串口，附近放置1张高频卡，拖动高频卡修改与高频读卡器的距离，观察高频读卡器是否检测到高频卡。在仿真软件中运行该电路后的结果如右图所示。57停车自动收费系统的仿真电路运行后的高频卡检测情况（2）可以看到，该高频卡和高频读卡器的有效距离是20cm以下。针对图8-44的特定情形，即距离是16.03cm时，高频卡的信号可以被高频读卡器读取，超过20cm则高频读卡器获取不了高频卡的射频信号。58停车自动收费系统对不同距离的高频卡的检测结果（1）高频读卡器也可以同时获取有效范围内的多张高频卡的信息。为了验证该功能，在该电路中同时放置4张高频卡，观察不同距离的高频读卡器对高频卡的射频信号的检测情况，如右图所示。59停车自动收费系统对不同距离的高频卡的检测结果（2）可以看到，不同高频卡与高频读卡器的距离不同，检测的情况不同，距离超过20cm时高频读卡器检测不到高频卡的信息，而距离小于20cm时（例如8.30cm，12.17cm和19.38cm）高频读卡器可以检测到高频卡的信息。60停车自动收费系统的测试和实现进一步选用新大陆仿真软件配套的停车自动收费系统的ParkSys.exe软件，用于模拟门禁系统的使用情况。点开ParkSys.exe，显示的界面如右图所示。61管理功能模块中激活停车场计费系统该模拟仿真系统包括停车取卡、结账和管理3项功能。如果点击“管理”的功能模块，则进入激活系统的提示信息“确定要激活停车场计费系统吗？”，如右图所示。62停车自动收费系统仿真电路中当距离较远时高频卡的检测当高频卡距离高频读卡器较远时，该卡没有进入有效的识别范围，对应的停车自动收费系统的仿真电路如右图所示。63停车自动收费模拟仿真系统对高频卡的检测由于高频卡和高频读卡器的距离超过20cm，卡片的射频信息没有被高频读卡器检测到。切换到停车自动收费模拟仿真系统，点“停车模块”的功能模块，对应的模拟系统显示“范围内没有卡片”，表示没有检测到停车卡，如右图所示。64停车自动收费系统仿真电路中进入有效范围时对高频卡的检测可以看到，范围内没有检测到卡片。切换到仿真电路中，通过缩短射频卡和读卡器的距离来模拟汽车进入有效的范围的情形。65停车自动收费系统仿真电路中进入有效范围时对高频卡的检测可以看到，在17.60cm的有效范围时，高频读卡器已经检测到射频信息了。然后切换到停车自动收费模拟仿真系统，点“停车模块”的功能模块，对应的模拟系统显示停车取卡的卡号和停车时间等信息，如右图所示。66停车自动收费系统的测试和实现进一步选用新大陆仿真软件配套的停车自动收费系统的ParkSys.exe软件，用于模拟门禁系统的使用情况。点开ParkSys.exe，显示的界面如右图所示。67管理功能模块中激活停车场计费系统该模拟仿真系统包括停车取卡、结账和管理3项功能。如果点击“管理”的功能模块，则进入激活系统的提示信息“确定要激活停车场计费系统吗？”，如右图所示。68停车自动收费系统仿真电路中当距离较远时高频卡的检测当高频卡距离高频读卡器较远时，该卡没有进入有效的识别范围，对应的停车自动收费系统的仿真电路如右图所示。69停车自动收费模拟仿真系统对高频卡的检测由于高频卡和高频读卡器的距离超过20cm，卡片的射频信息没有被高频读卡器检测到。切换到停车自动收费模拟仿真系统，点“停车模块”的功能模块，对应的模拟系统显示“范围内没有卡片”，表示没有检测到停车卡，如右图所示。70停车自动收费系统仿真电路中进入有效范围时对高频卡的检测可以看到，范围内没有检测到卡片。切换到仿真电路中，通过缩短射频卡和读卡器的距离来模拟汽车进入有效的范围的情形。71停车自动收费系统仿真电路中进入有效范围时对高频卡的检测可以看到，在17.60cm的有效范围时，高频读卡器已经检测到射频信息了。然后切换到停车自动收费模拟仿真系统，点“停车模块”的功能模块，对应的模拟系统显示停车取卡的卡号和停车时间等信息，如右图所示。72停车自动收费模拟仿真系统显示“取卡成功”在“停车模块”的功能模块可以看到停车取卡的卡号和停车时间等信息。并获得一张停车卡，卡号为AF4E4366，停车时间为2020年6月26日晚上8点23分08秒。进一步点确定后，系统提示“取卡成功”。73车辆准备出停车场，并靠近栏杆时的状态此时，车辆准备出停车场，并靠近栏杆。74停车自动收费模拟仿真系统对车辆的计费明细由于还未交费，因此，栏杆没有升起，然后点结账功能模块，根据停车时间自动计算费用，显示的费用如右图所示。75停车自动收费模拟仿真系统对车辆进出的结算从系统弹出的信息窗口，可以看到计费标准、车辆进入时间、车辆离开时间、停车时长、停车费用等信息。驾驶员可核对这些信息是否有误，如信息正确，可点“费用结算”，系统显示“结算成功”。76停车费结算后栏杆升起，车辆驶出停车场结算成功后，栏杆自动升起，驾车离开停车场。通过本实操项目的停车自动收费系统的仿真和测试，可以通过RFID的高频卡和高频读卡器来模拟实现。77

第四部分图书馆自动借阅系统的仿真PART040478图书馆自动借阅系统是RFID的重要应用之一，本节介绍图书馆自动借阅系统的电路仿真和项目测试。前言79图书馆自助借书系统的仿真电路图书馆自助借书系统采用高频卡和超高频卡两个，以及高频读卡器和NL超高频读卡器来设计，所设计的仿真电路图如右图所示。80*******在该仿真电路中，高频频读卡器和NL超高频读卡器直连PC机的串口，附近放置1张高频卡和1张超高频卡，拖动高频卡修改与高频读卡器的距离，超高频卡与超高频读卡器的距离，观察高频读卡器是否检测到高频卡以及NL超高频读卡器是否检测到超高频卡。在仿真电路中运行后的结果如右图所示。81图书馆自助借书系统的仿真电路对高频卡和超高频卡的检测情况电路分析可以看到，当高频卡和高频读卡器的有效距离是20cm以下时（14.09cm），高频卡的射频信号可以被读取。超高频卡和NL超高频读卡器的有效距离时4m以内时（188.12cm），超高频卡的射频信号可以被读取，而超出有效范围时，高频卡和超高频卡的射频信号不能被相应的读卡器读取。82仿真电路中对多张高频卡和超高频卡的不同距离情形下的检测情况可以同时检测多张高频卡和超高频卡的信息，为了验证该功能，同时放置3张高频卡和3张超高频卡，观察不同距离的高频卡信号检测情况，如右图所示。83电路分析可以看到，不同高频卡、超高频卡与高频读卡器、超高频读卡器的距离不同，检测的情况不同，超过20cm检测不到高频卡，超过4m检测不到超高频卡。84仿真电路中对PC机中的串口设置进一步在在仿真电路里点击PC机，设置虚拟串口为COM202，如右图所示。该仿真电路中对PC机中的串口设置需要与图书馆自助借书的模拟仿真系统一致。85图书馆自动借阅系统的测试和实现进一步选用新大陆仿真软件配套的图书馆自助借书系统的LibrarySys.exe软件，用于模拟门禁系统的使用情况。点开LibrarySys.exe，并选取串口为COM202，显示界面如右图所示。86系统分析在该模拟仿真系统中，需要设置串口为COM202，并与仿真电路的串口一致。图书馆自动借阅模拟仿真系统里面的功能模块包括图书管理、会员管理、图书借阅、还书、图书续借等模块。87图书馆自动借阅系统的仿真电路对高频卡的检测切换到仿真电路中，移动超高频卡，当超高频卡距离超过距离范围时，NL超高频读卡器对超高频卡的检测情况如右图所示。88图书馆自动借阅模拟仿真系统的对超高频卡中的图书信息的检测情况可以看到，仿真电路的高频卡超出有效范围时，NL超高频读卡器没有读取到高频卡的射频信号。切换到图书馆自动借阅模拟仿真系统，点图书管理模块，出现的界面是读取不了图书的编号数据89移动超高频卡进入有效范围时的卡片检测可以看到，当超高频卡距离较远时，对话框中的图书借阅信息为空，无法检测到卡内图书信息情况。然后切换到图书馆自动借阅系统的仿真电路中，当移动超高频卡距离进入有效距离以内时，NL超高频读卡器可以检测到超高频卡的信息，如右图所示。90模拟仿真系统对超高频卡中的图书信息的初始检测情况可以看到，超高频卡进入有效范围时（342.22cm），图书馆自动借阅系统的仿真电路可以在NL超高频读卡器中读取到超高频卡的信息。然后切换到图书馆自动借阅模拟仿真系统中，点图书管理模块。由于系统检测及信号传输需要时间，因此，从初始的瞬间是没有读取到图书信息。91模拟仿真系统可以读取并显示超高频卡中的图书信息到过了几秒后可以读取到射频卡的信息，并获得编号63f28737380c20a80cf2a548。92读取图书信息超高频卡进入有效范围时，在图书馆自动借阅模拟仿真系统中，由于系统检测及信号传输需要时间，因而初始的瞬间是没有读取到图书信息，到过了几秒后可以读取到射频卡的信息，并获得编号63f28737380c20a80cf2a548。93模拟仿真系统中添加图书信息的页面可以看到，模拟仿真系统的图书管理模块读取到对应的编号等信息，然后进一步点击“添加图书”。94拟仿真系统中输入图书信息所添加图书信息的编号自动获得，而图书名和ISBN号需要填写，以图书名为“射频识别技术与应用”和ISBN号为“00000000”为例进行模拟输入，如右图所示。95图书馆自动借阅模拟仿真系统中完成图书入库的操作在图书馆自动借阅模拟仿真系统中输入图书信息，填写完成后，点击“入库”，显示“入库成功”，如右图所示。96图书馆自动借阅模拟仿真系统中查看入库图书的信息完成图书入库的操作后，可以进一步点击“查看全部图书”，可以显示刚才入库的书名和信息，如右图所示。97图书管理的分析从图中的仿真系统可以看到刚刚入库的图书的编号，书名，ISBN号和出馆状态等信息。98图书馆自动借阅系统的仿真电路中高频卡（读者借书证）不在有效距离范围的情形超高频卡是对应图书中的电子标签，而高频卡对应读者所持有的借书证，切换到图书馆自动借阅系统的仿真电路，当高频卡（读者借书证）不在有效距离范围时，高频读卡器对该卡的检测情况如右图所示。99图书馆自动借阅模拟仿真系统没有检测到卡片信息从仿真电路可以看到，高频读卡器没有检测到超高频卡的卡片信息。然后切换到图书馆自动借阅模拟仿真系统，进一步点会员管理的功能模块，然后点“添加会员”，显示“范围内没有卡片”，如右图所示。100图书馆自动借阅系统的仿真电路检测到有效范围内的高频卡该模拟仿真系统没有检测到射频卡的信息与前面仿真电路中的情形对应，然后切换到仿真电路中，当高频卡（读者借书证）放置在读卡器上，进入有效距离范围。101图书馆自动借阅模拟仿真系统的会员管理的功能模块从图中可以看到，在有效范围内（14.54cm）的高频卡可被读取到信息，然后切换到图书馆自动借阅模拟仿真系统，点击并进入会员管理的功能模块，显示的界面如右图所示。102会员管理功能中的添加会员信息模块在此功能模块中点添加会员，可以获取到卡的会员号L500256475。103会员管理功能中的填写完整的图书借阅人信息从图中可以看到，会员号L500256475自动获取，而图书借阅者的姓名和电话需要填写，可以进行模拟信息输入，如右图所示。104会员管理功能中成功添加会员信息会员信息输入完成后点“添加”，显示“添加成功”，如右图所示。105会员管理功能中的填写完整的图书借阅人信息通过会员管理功能可以填写完整的图书借阅人信息，完成后会显示“添加成功”，如需借阅该图书，点左下角的借书按钮，完成借阅操作。106在会员管理功能模块中查阅借书卡的图书借阅情况借阅成功后，回到主页面，进入会员管理的功能模块，点查看借阅情况，可以显示刚才借书的情况，以及借书状是“未归还”。107在图书管理功能模块中获得图书的借出状态在会员管理功能模块中可以查看到借书卡中所借阅图书的编号、书名、借出时间、到期日期、ISB